NIPT検査でわかること

NIPT検査でわかることは、導入されて10年以上たち、どんどん追加されて変わっていっています。NIPT検査は、妊娠初期に行われる新しい出生前診断方法であり、非侵襲的な手法で胎児の染色体異常や性別、遺伝子疾患を調べることができます。この検査によって、妊娠中の赤ちゃんに関する重要な情報を手に入れることができます。具体的には、ダウン症やエドワーズ症候群、パタウ症候群などの染色体異常のスクリーニングが可能であり、早い段階で異常が見つかるため、適切なケアやサポートを受けることができます。この記事では、NIPT検査が提供する情報について詳しく掘り下げていきます。

NIPT検査とは

NIPT（新型出生前診断）は、妊娠初期の胎児の染色体異常を非侵襲的に検査する手法です。この検査は、母体の血液中に胎児から放出される胎児DNAを分析することで、染色体異常の有無や性別を調べるものです。

出生前診断の種類と特徴

出生前診断にはさまざまな種類があり、それぞれ異なる特徴を持っています。以下に代表的な出生前診断の種類とそれぞれの特徴をまとめてみましょう。

NIPT（新型出生前診断）

• 特徴： 非侵襲的であり、母体の血液から胎児の染色体異常や性別を検査します。高い精度があり、特に主要な染色体異常のスクリーニングに優れています。
• 利点： 早期に結果が得られ、リスクが低い。
• デメリット： 100%の確定診断ではない。

羊水検査

• 特徴： 羊水を採取し、胎児の染色体や遺伝子異常、神経管異常を検査します。確定診断が可能。
• 利点： 正確な結果が得られる。
• デメリット： 侵襲的でリスクがある。妊娠16週からなので、結果が出るまでに時間がかかる。胎児の皮膚（外胚葉）に異常がないモザイクの場合、検出できない。母親の細胞の混入により、不正確な結果になることもある。

絨毛検査

• 特徴： 絨毛組織を採取し、染色体や遺伝子異常を検査します。羊水検査と同様に確定診断が可能。
• 利点： 早期（妊娠12～14週）に結果が得られる。
• デメリット： 侵襲的でリスクがある。

これらの出生前診断の種類は、検査の目的や母体の状態によって選択されます。個々の検査にはメリットとデメリットがあり、患者と医師が協力して最適な選択をすることが重要です。

常染色体と性染色体の違い

常染色体と性染色体は、遺伝学的な観点から異なる役割を果たす染色体のカテゴリーです。

常染色体（オートソーム）

体の発育や機能に関与する染色体です。通常、ヒトには44本の常染色体があり、23対の染色体のうち22対が常染色体です。これらの染色体は、身長、体重、器官の発育などの一般的な特性に影響を与えます。

性染色体

生殖細胞の形成や性別の決定に関与する染色体です。ヒトにおいては、男性がXY、女性がXXの性染色体を持ちます。性染色体は個体の性別を決定するため、生殖と関連した遺伝情報を含んでいます。

NIPT検査で分かること

NIPTでは、妊娠者と胎盤の両方から50～200塩基対の断片として産生され、母体循環に入るセルフリーDNA（cfDNA）を利用して胎児の染色体異常を検出します。

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NIPTは、一般的な常染色体異数性（21、18、13トリソミー）に対して高い感度と特異性を有しています。これらの疾患は、出生前に検出される染色体異常の約70％を占めています。これらの疾患のスクリーニングに、出生前に一般的に用いられています。

セルフリーDNAには胎児ゲノム全体が含まれるため、21、18、13トリソミー以外の常染色体トリソミー、性染色体異数性、微小欠失や微小重複、単一遺伝子疾患など、他の遺伝的疾患の解析も可能です。13/18/21トリソミー以外の解析は、どんどん利用できるようになってきています。

胎児の性別

NIPTで胎児の性別を知ることができます。胎児にY染色体の成分があれば、胎児は男の子と決定されます。
性別決定の精度は99％程度となっています。

胎児の性別決定は、セルフリーDNAスクリーニング（NIPT）の臨床的有用性が非常に高い分野です。例えば、先天性副腎過形成（CAH）に罹患したXX胎児における胎児の男性化は、超音波検査で胎児の性を正確に評価できるようになる数週間前の妊娠9週から始まります。母体のデキサメタゾンの早期投与は、この男性化プロセスを抑制する可能性があります。しかし、胎児がXYであり、早期にデキサメタゾンを投与した場合、薬物療法は有益ではなく、害を及ぼす可能性がある。両親ともにCAHの保因者であることが知られている家系では、早期に性判定を行うことで、予測されたXX胎児のみにデキサメタゾンを適切に投与することができるようになります。

胎児の性別判定はまた、既知のX連鎖性疾患（血友病やデュシェンヌ型筋ジストロフィーなど）を有する家族にとっても有用であり、X連鎖性疾患に罹患するリスクが50％であると予測される男性胎児に対して侵襲的検査を行うかどうかの判断材料となります。

性染色体異数性スクリーニング

性染色体異数性は一般的であり、新生児の400人に1人が罹患しています。性染色体異数性は、特徴的な表現型が存在しないため、胎児や新生児では疑われないことが多いのものです。セルフリーDNAが性染色体異数性を示唆し、羊膜細胞や絨毛絨毛の診断検査で確認された場合、不妊症や神経行動学的問題を含む予後情報を親に与えることができます。

• ターナー症候群　45,X
• トリプルX　47,xxx
• クラインフェルター症候群　47,XXY
• ヤコブ症候群　47,XYY

上記が検出されます。

これらの精度をメタアナリシスから見ていくと以下のようになります。

• 45,Xの場合：感度98.8％（95％CI 94.6-100）、特異度99.4％（95％CI 98.7-99.9）、陽性適中率PPV14.5％（95％CI 7.0-43.8）。
• 47,XXXの場合：感度100％（95％CI 96.9-100）、特異度99.9％（95％CI 99.7-100）、PPV 61.6％（95％CI 37.6-95.4）。
• 47,XYYの場合：感度100％（95％CI 91.3-100）、特異度100％（95％CI 100-100）、PPV100％（95％CI 76.5-100）。

モノソミーX(ターナー症候群)は特に陽性的中率が低くなっていますので、注意が必要です。

常染色体異数性と比較して、性染色体異数性、特に45モノソミーに対する陽性的中率PPVが低いのは、胎児、胎盤、さらには年齢を経ると母体のモザイク（45,X/46,XX）の頻度が高いといった45,Xの生得的な特徴も反映していると考えられれています。

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全染色体検査

全染色体検査については、以下の関連記事をご覧ください。

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微小欠失／微小重複

微小欠失および重複症候群は、神経発達障害や発達遅延と関連する可能性があります。臨床的に重要な微小欠失および微小重複は、絨毛膜絨毛サンプル、羊膜細胞、または経皮的臍帯血サンプルで核型検査が実施された超音波異常があり染色体異常がない正常核型胎児の6％、および超音波異常も染色体異常もない胎児の1.7％で染色体マイクロアレイ（CMA）によって同定されます。微小欠失や重複はゲノム全体に広がっており、必ずしも母親の年齢とは関連していません。

現在、多くの企業が、より一般的な微小欠失および微小重複症候群の特定のセットについて、母体血のcfDNAスクリーニングを提供している。特定の微小欠失および重複には以下のようなものなどがあります。

• 22q11.2微小欠失症候群
• アンジェルマン症候群
• Cri-du-chat（5pマイナス）
• 1p36欠失症候群
• プラダー・ウィリー症候群

微小欠失および微小重複症候群のスクリーニングの限界

しかし、染色体マイクロアレイCMAによって決定される病原性コピー数多型変異の70％は7Mb未満です。最も一般的な微小欠失症候群は22q11.2で、21トリソミーに次いで2番目に多い発達遅滞の遺伝的原因ですが、22q11.2微小欠失症候群の大多数（85％）は2.54Mbの欠失を有しており、セルフリーDNAによって同定される可能性のある5～7Mbの欠失範囲よりもかなり小さいものです。

いくつかの疾患の臨床的表現型は、真の欠失や重複から生じることもあるが、単一遺伝子の病原性変異や片親性ダイソミーなど、他の原因から同じ疾患が生じることがあります。例えば、父方の15q11-q13aにあるプラダー・ウィリー症候群のクリティカル領域の微小欠失は、65〜75％の症例でプラダー・ウィリー症候群の原因となっています。残りの症例は、単一遺伝子異常または片親性ダイソミーにより起こっています。したがって、プラダー・ウィリー症候群のcfDNAスクリーニングで診断可能な微小欠失が認められないからといって、この疾患が除外されるわけではなく、カウンセリングにおいて誤った安心感を与える可能性があります。

臨床的に重要な微小欠失や微小重複を検出するためのcfDNAスクリーニングの性能は様々であることが、多くの研究によって証明されています。

微小コピー数変異を検出するためのcfDNAの性能に関するメタアナリシスでは、全体の感度は66～86％、特異度は98.0～99.8％ですが、これらの検査の真の感度は、評価される領域の大きさ、実施されたシーケンシングの深さ、cfDNAサンプルの胎児の割合など、多くの要因に依存します。22q11.2は比較的よくみられるが（生児2000～4000人に1人）、他の微小欠失はそれほど多くなく、その多くは有病率が不明である。多くの微小欠失症候群や重複症候群がそうであるように、有病率が不明な疾患では陽性適中率は低く、算出することは不可能である。非常にまれな疾患の場合、陽性適中率は低いか、計算できないことが予想される。稀な常染色体トリソミーと同様に、偽陽性は各cfDNAスクリーニングパネルに検査項目が追加されるにつれて増加するでしょう。

単一遺伝子疾患のスクリーニング

2300を超える単一遺伝子疾患（一つの遺伝子の異常で疾患が発生する）で、同定可能な分子的原因が知られています。リスクのある妊娠では、絨毛膜絨毛サンプリング、羊水穿刺、または臍帯静脈サンプリングによって得られた胎児DNAを検査することによってのみ、単一遺伝子疾患の確定診断が可能である。確定検査は一般に、親が単一遺伝子障害の保因者であることが分かっている場合、または骨格形成異常の懸念など疑わしい超音波所見がある場合に実施されます。

多くの研究により、母体血中のcfDNAから胎児ゲノム全体を評価できることが示されており、また、多くの症例報告や研究により、母体血中のcfDNAを評価することで単一遺伝子疾患障害を予測できることが示されています。したがって、セルフリーDNA検査（NIPT）は、単一遺伝子疾患の家族歴や超音波所見に異常がある場合に利用することができます。
しかし、単一遺伝子疾患の評価にcfDNAを使用することには、独特の課題があります。

●個々の単一遺伝子疾患は個々の常染色体異数性疾患よりも一般的ではなく、特定の単一遺伝子疾患を有する少数の個体しか研究することができない。

●胎児変異の検出は、大量の母体バックグラウンドcfDNAが存在する状況で行わなければならず、得られるcfDNAの胎児分画は循環cfDNA全体の5～20％にすぎないからである。これは特に、母親が胎児と同じ病原性変異体を持っている常染色体劣性疾患の場合に問題となる。新生突然変異（デノボ）または親の優性疾患では、母体背景の病原性バリアントの検出はより簡単です。このような制限にもかかわらず、性連鎖性疾患（デュシェンヌ／ベッカー筋ジストロフィー）、常染色体優性疾患（軟骨無形成症）、常染色体劣性疾患（嚢胞性線維症）の検出が出来るようになっています。

常染色体優性疾患

胎児の常染色体優性疾患は、de novo遺伝子の変化または遺伝性の病原性変異体によって引き起こされる。どちらも小規模な研究でcfDNA評価によって検出されている。

デノボ（新生突然変異）常染色体優性疾患

複数の小規模な調査研究により、cfDNAスクリーニングを用いていくつかの常染色体優性疾患が同定されており、このような検査は現在臨床的に利用可能である。例えば、骨格異形成に関連する一般的な遺伝子の「ホットスポット」領域については、ターゲットシークエンシングが利用されています。市販されている検査のひとつには、骨格形成異常や他の常染色体優性疾患、例えば頭蓋合骨症症候群やNoonanスペクトラム障害などに関連する遺伝子が含まれています。

父親の高齢化に伴い、デノボ変異が増えます。これらの遺伝子検査パネルに含まれる対象疾患の積算リスクは1/600とダウン症と変わらないことから、ニーズが高まっています。

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親譲りの常染色体優性疾患

胎児セルフリーDNAは母体および胎児セルフリーDNAの両方が存在する状態で評価されるため、得られたセルフリーDNA が母体の病原性変異を示す場合もあれば、胎児の病原性変異が遺伝する場合もあることを考慮した検査技術が必要となります。
父系に遺伝する病原性変異型の検出は、このバリアントは胎児セルフリーDNAには存在するが、母体cfDNAには存在しないため、容易になります。

問題なのは、常染色体優性疾患の胎児と診断された場合、その疾患を持っているが診断に気づいていない親が関与している可能性があることです。例えば、ヌーナン症候群では胎児に心臓の異常が認められるが、親には認められないことがあります。

問題点

常染色体優性疾患のセルフリーDNAの検査特性は小規模な研究に限られています。感度および特異度は、研究および評価された疾患によって96～100の範囲にあります。

また、これらの疾患の不完全浸透性や多様な表現型があるという設定における陽性結果に関するカウンセリングは非常に複雑となります。

常染色体劣性疾患

相対変異量 (RMD)

胎児が常染色体劣性障害の保因者であるか、または両親から病原性バリアントを受け継ぐ常染色体劣性障害に罹患しているため、母体から遺伝する病原性バリアントは、相対変異量と呼ばれる戦略を用いて検出されます。相対変異量 (RMD) は、母体血漿中を循環する断片化された無細胞DNA分子のうち、野生型対立遺伝子と母体変異対立遺伝子の間の量的比率を測定し、テストされた遺伝子座での胎児の遺伝子型を決定するアプローチです 。母体血漿中の対立遺伝子間の比率のバランスが取れている場合、胎児はヘテロ接合性であるとみなされます。対立遺伝子の不均衡がある場合、つまり2つの対立遺伝子のうちの1つが過剰に存在する場合、胎児は母親から過剰に存在する対立遺伝子を受け継いだとみなされます。たとえば、変異対立遺伝子が過剰に存在する場合、胎児は母親から変異対立遺伝子を受け継いでいる可能性があります。

ドロップレットデジタルPCRは、サンプルに十分な胎児画分 (検査対象の母体血漿サンプル中の胎児由来の DNA の割合) が含まれているという前提に基づいた高精度の定量法であり、対立遺伝子表現のわずかな違いを区別するために導入することに成功しました。RMD の概念と組み合わせて、父方遺伝対立遺伝子と母方遺伝対立遺伝子の両方の検出に適用され、最大 96% の精度が報告されています 。

相対的ハプロタイプ用量

類似の戦略である相対的ハプロタイプ用量は、一塩基多型（SNP）を利用するもので、異常な父方の対立遺伝子または母方の対立遺伝子の胎児への遺伝を評価することができます。
胎児の父親からの遺伝を特定するには、父親のヘテロ接合性SNPと母親のホモ接合性SNPが情報として分類されます。胎児の母性遺伝を特定するには、父親のホモ接合性 SNP と母親のヘテロ接合性 SNP が情報として分類されます。母親の血漿中に父親の突然変異対立遺伝子または突然変異に関連した父親のハプロタイプが存在することは、胎児が父親の突然変異を受け継いでいることを示唆しています。

野生型に関連した母親のハプロタイプと比較して、変異に関連した母親のハプロタイプが過剰に存在することは、胎児が母親から変異対立遺伝子を受け継いでいる可能性が高いことを示しています。

胎児のRhD状態

RhDは疾患ではなく、Rhという血液型で、常染色体優性遺伝です。妊娠10週以降にセルフリーDNAを使用して胎児のRhD状態を判定することは、臨床的に大きな可能性があります。胎児がRhD陽性の場合、胎児および新生児の溶血性疾患のリスクがあるため、母体の抗D力価をモニターすることが適切です。胎児がRhD陰性であれば、胎児にリスクはないので、このようなモニタリングは避けることができます。

妊婦がRhD陰性で、胎児がRhD陰性であれば、母体への抗D免疫グロブリンの投与を避けることができます。

まとめ

NIPT検査でわかることは、導入されて10年以上が立ち、どんどん拡張されて行っています。
NIPTは、陽性に出ると、非常に精神的に混乱をする検査です。しっかりカウンセリングを受けられる医療機関で受けることがおすすめされます。